Abstract
本論文以液相磊晶法成長1.29以及1.54微米之磷砷化甸鎵(InGaAsP) 晶膜於磷化甸基板上，并摻入鉺(Er)雜質以研究其對材料特性之影響。進而成長多層晶膜以研制紅外線之發光元件。磷砷化甸鎵晶膜與磷化甸基板間在未摻質時可得到完全的晶格匹配(lattice match)，但加入鉺摻質之后則呈現了負的晶格不匹配，且隨著摻質濃度之增加而逐漸增加。由電子微探分析儀(EPMA)之測量證實了此晶格常數之變化乃是因磊晶層內砷所占之莫耳分率減低之故。其原因可能是在成長溶液中形成了砷化鉺(ErAs)化合物之關系。所有摻有鉺雜質的四元磊晶層皆呈現n 型導電性，且其電子濃度低於未摻質時的一至二冪次大小。這結果顯示了我們可以藉由鉺摻質的加入而輕易得到高純度的磷砷化銦鎵磊晶層，免除傳統上所需要的長時間且高溫下的烘烤溶液。由光激光譜(photo lu-minescence) 的研究，我們發現了發光波長，半高寬以及光激光譜強度隨著鉺摻質的多寡而顯注的變化。在16K 溫度下的光激光譜可發現，1.29以及1.54微米的磷砷化銦鎵磊晶層分別在鉺摻質重量為0.09以及0.33百分比時具有最窄的半高寬。在本實驗中所得的最低電子濃度以及半高寬是截至目前為止此種材料已發表文獻中最好的。我們同時也研制了以Zn為摻質的P 型1.29微米磷砷化銦鎵覆蓋層與鉺摻質的N 型1.54微米磷砷化銦鎵活動層所形成的單祑質發光二極體元件(SH LED)，此元件其順向切入電壓約為0.6 伏，理想系數(ideality factor) 為2.04，外部發光量子效率約為0.2%。